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SiC MOSFET的应用

 
 SiC MOSFET的应用
 

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 SiC MOSFET的应用

SiC MOSFET的应用

SiC MOSFET是使用化合物半导体SiC(碳化硅)基板代替传统的Si基板的MOSFET。

它用作MOSFET(场效应晶体管的一种)的半导体衬底材料。 MOSFET 用于开关以及放大器等应用。通过使用化合物半导体SiC作为材料的半导体基板,与以往的Si MOSFET相比,能够降低施加电压时的电阻值。

因此,关断期间的开关损耗和电源运行期间的功率损耗可以保持在*低限度。这提高了半导体芯片的性能并降低了晶体管运行所需的冷却能力,从而实现了更小的产品。

SiC MOSFET的应用

SiC MOSFET应用于继电器、开关电源、图像传感器等多种半导体产品,如电力电子领域的电子器件。通过使用SiC MOSFET,可以减少关断时的损耗,从而实现高速开关,因此常用于通信设备。

选择SiC MOSFET时,需要考虑产品应用的工作条件,例如额定值、电气特性、封装用途和尺寸。

SiC MOSFET原理

SiC MOSFET 可以实现在保持相同击穿电压的同时,以低导通电阻和低关断损耗运行的 MOSFET 结构。该晶体管使用SiC衬底,与Si衬底相比,其物理特性约为3倍的带隙能量和约10倍的击穿电场强度,因此有源层可以做得更薄,这是有原因的。

SiC MOSFET 具有 p 型和 n 型半导体的堆叠结构。通常,n型半导体堆叠在p型半导体的顶部,并且n型半导体具有漏极和源极,并且氧化物绝缘层和栅极附着在n型半导体之间。另外,本体的硅片采用化合物半导体SiC(碳化硅)作为外延基板。

当向 MOSFET 的栅极施加正电压时,电流在源极和漏极之间流动。此时,与仅使用Si的MOSFET相比,在硅晶圆中使用SiC的SiC MOSFET甚至可以在源极和漏极之间更高的电压和电流下工作。通过提高半导体中的杂质浓度,可以减少损耗并实现小型化。

有关 SiC MOSFET 的其他信息

1、SiC MOSFET与IGBT的分离

IGBT 是用于高功率范围的晶体管,难以用常规 Si MOSFET 处理,*近 SiC MOSFET 器件已用于该范围。原因是 SiC 的大带隙能量使其能够在比 IGBT 更高的温度下工作。另一个原因是它可以克服IGBT后级双极晶体管开关损耗大的问题。

此前,SiC外延衬底直径较小,难以批量生产,成本较高。不过*近已经可以支持8英寸了,而且量产和价格都有所提高。

它积极用于处理超过 10kW 的较大功率的应用,例如电动汽车 (EV) 应用、发电系统应用和住宅电力应用。

2. SiC器件与GaN器件的区别

GaN(氮化镓)是与 SiC 一起受到关注的宽带隙半导体。 GaN是比SiC具有更大带隙能量和更高介电击穿强度的器件,并且主要由研究机构正在积极研究。

GaN通常具有在Si衬底上形成GaN有源层的结构,因此难以支持像SiC MOSFET那样的高输出应用。市场上相对考虑处理功率相当于1KW的应用。例如,它们通常用于 5G 基站的高功率放大器应用以及通过 PC 或 USB 的电池充电应用。

与SiC MOSFET一样,GaN器件可以在高温下工作,并且不需要冷却设备或过多的排热结构,因此它们*近被广泛用作小型PC电源适配器。



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